纈草揮發油的化學成分及藥理作用研究進展

孟繁旭 李美陽

(延邊大學農學院，吉林 延吉 133002)

纈草(Valeriana officinalis L.)屬敗醬科，多年生草本植物，全世界約有250余種,生長環境為溫和潮濕的地區，遍及歐洲、亞洲、南美洲。中國約有30種，主要分布于東北以及西南西北地區。纈草含有豐富的化學成分，如揮發油、木脂素、生物堿、環烯醚萜等，大都分布在纈草的營養器官中，有著巨大的藥理作用。近年來纈草的巨大藥理作用吸引了大量科研人員對其藥理活性進行研究，主要集中在生理活性研究方面。近些年，在纈草藥理機制方面的研究較為深入，其中神經系統、抗腫瘤方面較為集中。近20a的研究發現，纈草的藥理作用主要包括鎮靜助眠、抗焦慮、抗腫瘤、解痙等，經試驗證明，纈草無毒副作用，安全性高。本文主要闡述纈草揮發油的化學成分及藥理作用研究進展，以期為纈草的進一步研究提供參考。

1 纈草揮發油的化學成分

纈草中揮發油含量通常在0.5%～2%，Ain Raal等[1]測得5種樣品根中含有揮發油含量在0.28%～1.16%。纈草中揮發油主要成分基本分為單萜類和倍半萜類化合物。單萜類主要是龍腦及其異戊酸脂和醋酸酯；倍半萜類含量相對較低但種類較多，超過30種，主要為纈草烷型倍半萜和愈創木烷型倍半萜[2]。其它成分還有莰烯(camphene)、α—蒎烯(α—pinene)、1—檸檬烯(1—limonene)、水芹烯(phellandrene)、龍腦(borneol)、d—松油醇(d—terpineol)、α—葑烯(α—fenchene)等。由于品種、采摘時間、產地不同等因素影響，揮發油所含成分及含量也有所不同。如，纈草揮發油含量與存放時間成反比，時間越久揮發油含量越低；一年生的纈草和多年生的纈草相比，揮發油含量較低；種植在肥沃的沙質土壤中的纈草揮發油含量高于種植在其它土壤條件的纈草，9—11月栽培的纈草揮發油含量較高。Abdollah等[3]對比伊朗纈草地上部分和地下部分精油發現，纈草地下部分精油含量遠高于地上部分。另外，歐纈草揮發油中含有的纈草烯酸(valerenic acid)等成分是國產纈草屬植物揮發油中所沒有的，這可能是兩者間的主要區別所在。

2 纈草揮發油化學成分的研究

吳筑平等采用GC-MS法進行鑒定，通過對歐洲纈草揮發油成分的分析，共鑒定出36種化合物，其中，萜烯類有19種，醇類7種，酮類2種，酯類6種，酸類2種。其中乙酸龍腦酯含量最高[4]。纈草屬中纈草、毛節纈草以及寬葉纈草揮發油中乙酸龍腦酯含量超過30%，部分寬葉纈草中含量甚至達到60%。實驗測定蜘蛛香揮發油的結果表明，乙酸龍腦酯是蜘蛛香的重要組成部分，然而在蜘蛛香中只有4%～10%，隨后又獲得了3個新的倍半萜類化合物，通過分析得到76個組分和6個未知的新化合物。都曉偉等[5]采用GC-MS法測定黑水纈草揮發油的化學成分，首次發現了4種具有鎮靜作用的化學成分，分別為纈草酮、芳樟醇、異戊酸龍腦酯和檸檬烯。樊浩等[6]首次從纈草中分離得到8-acetoxylpathchouli alcohol、木蠟酸以及月桂酸，并且首次在纈草屬中分離得到n-hexacos-5，8，11-trienoic acid,4-epipenlanbutenolide和xylariamide 3種化合物。

3 不同因素對纈草揮發油含量的影響

3.1 種苗分級

聶鮮鈺、陸春云等通過分析寬葉纈草的種苗特征以及農藝性狀，制定了纈草種苗的質量分級標準，得出種苗分級對于寬葉纈草的產量、出苗率以及揮發油提取率的影響皆為Ⅰ級苗>Ⅱ級苗>Ⅲ級苗，且Ⅰ級苗和Ⅱ級苗的揮發油提取率明顯高于Ⅲ級苗[7]。

3.2 栽培措施

栽培密度對纈草有效成分的積累有一定的影響，通過設置不同的栽培密度發現，高密度不適合纈草植株的生長發育以及有效成分的積累。研究發現，纈草種植最適密度為株距25～30cm，行距40～50cm，低含水量不利于寬葉纈草揮發油的積累，充分的含水量有利于根系生長以及揮發油的積累。

3.3 種植地

寬葉纈草適宜種植在陰涼、濕潤的環境下且高耐寒。最佳海拔為1000～1200m，晝夜溫差大對于地下根莖以及根部物質的積累更有利，可使含油量升高。有研究通過觀察不同海拔生長的寬葉纈草揮發油的指紋圖譜發現，其成分基本相同且乙酸龍腦酯含量與海拔高度成正比例關系。

3.4 采收時間

纈草采收時間過早精油量不足，采收時間過晚精油容易揮發，所以最佳采收時間為7月下旬—8月初，此時葉片變為黃色，根系為黃黑色。研究資料顯示，冬播次年秋后采收的纈草產量以及含油量最高。多年生纈草前1a的須根大多枯萎壞死，產量降低。

3.5 提取方法

水蒸氣蒸餾法生產成本低且設備簡易，但提取率低。超臨界CO2萃取揮發油操作溫度低，提取率高，且不會影響纈草熱敏性物質的生物活性，得到纈草揮發油的香氣接近天然，但生產成本高，目前主要應用于實驗室研究中。此外，還有溶劑萃取法、冷壓法等方法，但適應性以及可行性與水蒸氣蒸餾法相比較低。

4 纈草揮發油的藥理作用

4.1 對中樞神經作用

金昶等[8]通過向小鼠灌胃不同劑量北纈草揮發油，觀察對小鼠自主活動的影響以及在戊巴比妥鈉協同作用下對小鼠睡眠作用的影響，發現不同劑量組的揮發油均能顯著減少小鼠活動次數，增加小鼠睡眠指數，且高劑量揮發油效果明顯高于低劑量，這說明北纈草揮發油有鎮靜作用。有研究通過對85例肛腸術后患者進行精油穴位按摩干預并與標準照護的觀察組進行對比，結果表明，精油穴位按摩干預下的患者睡眠時間明顯長于對照組，且清醒次數明顯減少。Filip Bellon等[9]通過在護理干預對住院患者睡眠的影響研究中也證實，使用精油穴位按摩可以顯著改善患者睡眠質量。此外，纈草揮發油可促進小鼠入睡效率，延長睡眠時間且效果明顯優于其水提物。

4.2 抗驚厥、抗抑郁、抗癲癇作用

研究通過考察黑水纈草揮發油對硫代基脲誘發小鼠驚厥的影響，得出黑水纈草揮發油具有顯著的抗驚厥作用。小鼠強迫游泳實驗證實了纈草揮發油具有抗抑郁作用，其作用機理可能是揮發油中存在的烯萜調節一氧化氮信號通路而發揮的抗抑郁作用。趙麗輝等[10]分析了毛節纈草蒸餾獲得的水提液活性組分，通過小鼠體內實驗檢測抗抑郁活性組分，實驗結果表明，纈草水提物具有抗抑郁的活性。小鼠強迫游泳實驗證明了纈草醇提物以及水提物均可縮短小鼠抑郁狀態，具有抗抑郁作用且無中樞興奮性作用，可作為新型抗抑郁藥物來源。通過抗抑郁活性跟蹤篩選得出纈草揮發油中具有抗抑郁活性的2種物質為愈創木烷型倍半萜kessanol和cyckokessyl acetate。

有學者通過觀察纈草揮發油治療過的癲癇小鼠與對照組體內GABA和Glu含量的變化發現，纈草可調節癲癇小鼠大腦內的興奮性與抑制性氨基酸的平衡，因此纈草揮發油可起到抗癲癇的作用。

4.3 在農業上的應用

乙酸龍腦酯和莰烯是纈草揮發油的主要成分，研究表明，纈草屬植物中的莰烯和乙酸龍腦酯的二元混合物對3種儲藏害蟲有觸殺和趨避效果，證實了纈草可以作為植物殺蟲劑的來源。胡還甫等[11]使用纈草精油作為保鮮劑噴灑常溫保存的夏黑葡萄，實驗結果表明，纈草精油具有抑制呼吸、提高好果率以及延長果實保鮮期的作用，是天然的保鮮防腐劑，在果蔬的貯藏保鮮上有重大價值。

4.4 抗菌抗氧化作用

趙兵等[12]對纈草和蜘蛛香揮發油進行抗菌抗氧化研究，通過紙片擴散法等測定抑菌圈大小以及最小濃度，并用DPPH法研究其抗氧化能力，實驗結果表明，兩者揮發油均具有一定的抗菌抗氧化能力，纈草揮發油抗菌能力弱于蜘蛛香揮發油。實驗證明，纈草精油對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和大腸桿菌有明顯的抑制作用，且抑菌效果由強到弱依次為枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌。

4.5 預防肺部炎性疾病

Chen Na等[13]通過使用脂多糖誘導小鼠急性肺損傷，并在誘導前1h使用乙酸龍腦酯預處理。結果顯示，乙酸龍腦酯在體內外下調促炎細胞因子的水平，減少BALF總細胞、中性粒細胞和巨噬細胞的數量，減弱肺的組織學變化，降低BALF的干濕重量比；并抑制NF-κB抑制劑α、細胞外調節蛋白激酶、c-JunN末端激酶、p38絲裂原活化蛋白激酶的激活。這些結果表明，乙酸龍腦酯是治療急性肺損傷的潛在治療藥物。

4.6 對心血管系統的作用

李穎等[14]觀察纈草揮發油不同劑量對小鼠腦微循環灌流量的影響，結果發現，各劑量組小鼠大腦放射計數及腦/血比值均高于對照組，這一實驗結果證明，纈草揮發油可以改善小鼠腦細胞供血不足，增加腦組織血流灌注。此外，寬葉纈草揮發油可改善心絞痛癥狀，康復心肌缺血，其作用機制可能是擴張冠脈血管，降低心肌耗氧量。

4.7 其它作用

研究表明，纈草油通過調脂、下調rGF—p表達、抑制腎小球系膜細胞及腎小管上皮細胞表型轉化等作用起到保護腎臟的作用。有學者通過水迷宮實驗觀察患有阿爾茨海默病的小鼠，對比黑水纈草提取物治療前后的小鼠，發現干預后小鼠學習記憶及空間探索能力得到明顯提升，這說明黑水纈草提取物具有改善認知能力的功能[15]。

5 發展前景

纈草應用歷史悠久，國內最早記載于明代李時珍《本草綱目》中，古希臘人和古羅馬人很早就意識到纈草的鎮靜安神作用，1983年纈草作為鎮靜劑被列入《歐洲藥典》，后又列入美國、德國、英國等國家藥典。纈草藥用價值自被開發以來，由于幾乎沒有任何副作用，其制劑在國際上供不應求，銷售額列植物藥前10位。在我國GB2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》中允許在食品中添加使用纈草揮發油和纈草根提取物作為天然香料。目前，蜘蛛香已被我國藥典收載，但纈草尚未列入《中國藥典》中。國內對纈草揮發油的研究較少，處于臨床應用和研究階段，我國對纈草的開發相對落后。隨著生活壓力的增大，越來越多的人容易產生焦慮、失眠等癥狀，影響工作狀態的同時更影響健康，大量患者增加的同時導致抗失眠藥物的需求不斷上升。纈草作為天然藥物，安全性高且毒副作用小，具有很好的市場前景。